王健,史云,顧秀峰,李玉明,胡金朋
妊娠期高血壓疾病包括妊娠期高血壓、子癇前期和子癇,其中子癇前期(preeclampsia,PE)是圍產(chǎn)兒和孕產(chǎn)婦死亡的主要病因之一[1-2]。PE是指妊娠20周后出現(xiàn)新發(fā)高血壓(≥140/90 mmHg)和蛋白尿,發(fā)生率約占孕產(chǎn)婦的5%~8%,可造成肝、腎、心腦血管及血液等多系統(tǒng)損害[3],嚴(yán)重威脅母親和胎兒的生命健康安全[4]。
胎盤(pán)組織中存在的滋養(yǎng)細(xì)胞在子宮螺旋動(dòng)脈重塑過(guò)程中發(fā)揮重要作用,正常情況下,滋養(yǎng)細(xì)胞可浸潤(rùn)子宮肌層的三分之一,以保證在妊娠時(shí)給胚胎提供足夠的血液,保證胎兒的營(yíng)養(yǎng)和能量需求。在胚胎植入的初期,滋養(yǎng)細(xì)胞既參與子宮動(dòng)脈重構(gòu),又侵入子宮壁,通過(guò)同時(shí)增加血管直徑和降低血流阻力的方式來(lái)確保足夠的血流量[5]。而PE患者滋養(yǎng)細(xì)胞浸潤(rùn)能力下降,導(dǎo)致子宮螺旋動(dòng)脈重構(gòu)異常,致使胎盤(pán)植入深度不夠[6],從而導(dǎo)致胎兒缺氧,引起PE,嚴(yán)重影響胎兒的宮內(nèi)發(fā)育和母嬰健康。目前,終止妊娠仍是治療PE的重要方法,但不適用于孕早期和胎兒不成熟的情況[7]。因此,探究PE的發(fā)病機(jī)制至關(guān)重要。
經(jīng)典的中心法則遵循DNA-mRNA-蛋白質(zhì)的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯,隨著基因組測(cè)序和基因芯片技術(shù)的發(fā)展,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)人類(lèi)基因組中可以翻譯成蛋白質(zhì)的基因僅占1%~2%,還有大量的不能轉(zhuǎn)錄成蛋白質(zhì)的基因存在且在各種復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程中發(fā)揮作用,即非編碼RNA[8]。非編碼RNA包括管家RNA、短鏈非編碼RNA(sncRNA)和長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)三種亞型。其中sncRNA是指長(zhǎng)度小于200個(gè)核苷酸的RNA,包括微小RNA(microRNA,miR)、小干擾RNAs(siRNA)、環(huán)狀RNA(circularRNA)等,長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)是指長(zhǎng)度超過(guò)200個(gè)核苷酸的非編碼RNA[8-10]。本文就lncRNA、miR及l(fā)ncRNA-miR相互作用在PE發(fā)病中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。
lncRNA與多種疾病的發(fā)生和發(fā)展相關(guān),如腫瘤[11]、心血管疾病[12]及神經(jīng)系統(tǒng)疾病[9]等。另外,lncRNA還與細(xì)胞增殖、遷移、凋亡、X染色體失活等相關(guān)[13-14]。與mRNA相比,lncRNA可引起多個(gè)下游信號(hào)通路的改變從而發(fā)揮功能,在多個(gè)下游通路中發(fā)揮作用可能引起一些異常作用[15]。研究[16]表明,與正常妊娠者相比,PE患者胎盤(pán)中存在大量差異表達(dá)的lncRNA,且lncRNA可通過(guò)影響滋養(yǎng)細(xì)胞的功能等來(lái)參與PE的進(jìn)展。
1.1 PE相關(guān)的lncRNA芯片研究 新一代測(cè)序技術(shù)的發(fā)展,使越來(lái)越多的lncRNA被發(fā)現(xiàn)。Long等[16]以6例早發(fā)型PE(34周前發(fā)病)患者為實(shí)驗(yàn)組、6例早產(chǎn)患者為對(duì)照組進(jìn)行l(wèi)ncRNA芯片研究,發(fā)現(xiàn)早發(fā)型PE患者的胎盤(pán)組織中有15 646種上調(diào)的lncRNA和13 178種下調(diào)的lncRNA;對(duì)這些差異表達(dá)的lncRNA進(jìn)行了GO分析,發(fā)現(xiàn)主要富集于細(xì)胞遷移相關(guān)的途徑。另一項(xiàng)微陣列研究發(fā)現(xiàn),與正常孕婦相比,PE患者胎盤(pán)中有738種差異表達(dá)的lncRNA;經(jīng)驗(yàn)證,PE患者胎盤(pán)中LOC391533、LOC284100和CEACAMP8表達(dá)增加[17]。此外,與正常胎盤(pán)相比,在晚發(fā)型PE(發(fā)病超過(guò)34周)胎盤(pán)中,差異表達(dá)的lncRNA共163個(gè);其中,NONHSAT116812和NONHSAT145880可作為評(píng)價(jià)PE的指標(biāo)[18]。
1.2 RNA測(cè)序(RNA-Seq)研究 與lncRNA芯片比較,RNA測(cè)序(RNA-Seq)可以更好地發(fā)現(xiàn)新的lncRNA[19]。Liu等[20]研究發(fā)現(xiàn)了一些與PE相關(guān)的lncRNA,并發(fā)現(xiàn)JAK-STAT信號(hào)通路與PE的發(fā)生有關(guān)。Tong等[21]通過(guò)一項(xiàng)RNA-seq研究,收集了正常妊娠者、早發(fā)型PE和晚發(fā)型PE患者的蛻膜組織,結(jié)果顯示早發(fā)型PE與正常妊娠者之間有32個(gè)差異表達(dá)的lncRNA,晚發(fā)型PE與正常妊娠者之間有53個(gè)差異表達(dá)的lncRNA,早發(fā)型PE與晚發(fā)型PE患者之間存在32個(gè)差異表達(dá)的lncRNA??梢?jiàn)隨著PE病程的進(jìn)展,lncRNA表達(dá)是有變化的。
1.3 lncRNA影響滋養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞功能 子宮螺旋動(dòng)脈重構(gòu)不足是導(dǎo)致PE的重要因素,滋養(yǎng)細(xì)胞增殖、遷移、侵襲和凋亡能力降低是導(dǎo)致子宮螺旋動(dòng)脈重構(gòu)不足的關(guān)鍵原因[22]。某些lncRNA表達(dá)上調(diào),并通過(guò)改變滋養(yǎng)細(xì)胞增殖、遷移、侵襲和凋亡能力來(lái)影響PE的發(fā)生和發(fā)展。Song等[23]研究發(fā)現(xiàn),lncRNA RPAIN表達(dá)上調(diào)可抑制滋養(yǎng)細(xì)胞增殖,并誘導(dǎo)其凋亡,從而加重PE。Li等[24]研究發(fā)現(xiàn),PE患者胎盤(pán)中l(wèi)ncRNA CCAT1上調(diào),造成CDK4表達(dá)水平降低,促進(jìn)PE的進(jìn)展。PE患者的胎盤(pán)中l(wèi)ncRNA DLX6-AS1表達(dá)增加,通過(guò)調(diào)控miR-376c/GADD45A的表達(dá)進(jìn)而導(dǎo)致PE[25]。
某些lncRNA表達(dá)下調(diào),亦是PE發(fā)生發(fā)展的重要因素。Chen等[26]研究發(fā)現(xiàn),PE患者胎盤(pán)中l(wèi)ncRNA MALAT-1明顯減少,從而誘導(dǎo)細(xì)胞增殖,細(xì)胞周期縮短。小核仁RNA宿主基因5(small nucleolar RNA host gene 5,SNHG5)可通過(guò)調(diào)控miR-26a-5p/N-鈣粘著蛋白軸來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞侵襲和遷移,研究[27]表明PE患者胎盤(pán)中SNHG5表達(dá)減少。PE患者胎盤(pán)中l(wèi)ncRNA母體表達(dá)基因3(maternally expressed gene 3,MEG3)表達(dá)降低,lncRNA MEG3的下調(diào)抑制了細(xì)胞遷移、進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,并增加NF-κB等表達(dá),進(jìn)一步引起子宮螺旋動(dòng)脈重構(gòu)不良[28]。與正常妊娠女性相比,PE患者胎盤(pán)組織中的lncRNA TUG1降低,TUG1的下調(diào)可抑制細(xì)胞增殖、遷移和侵襲,并促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞凋亡;同時(shí),TUG1下調(diào)可增加PE中Ezh2表達(dá)、降低RND3水平,從而抑制子宮螺旋動(dòng)脈重塑[29]。重度PE患者胎盤(pán)組織中l(wèi)nc00473水平降低,進(jìn)而抑制細(xì)胞增殖、增加細(xì)胞凋亡[30]。
1.4 lncRNA通過(guò)調(diào)控免疫反應(yīng)影響PE PE患者中樹(shù)突狀細(xì)胞(dendritic cells,DC)的表達(dá)水平下降,lnc-DC是DC中表達(dá)的一種lncRNA,研究[31]表明,lnc-DC的下調(diào)破壞了單核細(xì)胞向DC的分化,從而減弱了DC對(duì)T調(diào)節(jié)細(xì)胞(T regulatory,Treg)的抑制作用,刺激PE患者蛻膜中Th1細(xì)胞增殖,促進(jìn)PE的發(fā)生[32]。
1.5 lncRNA通過(guò)調(diào)控表觀遺傳影響PE lncRNA具有在表觀遺傳水平上介導(dǎo)基因表達(dá)的潛力[8],胎盤(pán)組織中表觀遺傳介導(dǎo)的H19-IGF2結(jié)構(gòu)域替代可導(dǎo)致妊娠早期胎盤(pán)發(fā)育異常,進(jìn)而導(dǎo)致PE發(fā)病[33]。另有研究[34]表明,LncRNA H19 rs217727多態(tài)性與PE發(fā)病關(guān)系密切。
1.6 lncRNAs影響PE的蛻膜化和能量代謝 蛻膜化不良可導(dǎo)致滋養(yǎng)細(xì)胞浸潤(rùn)能力降低,致使子宮螺旋動(dòng)脈重構(gòu)異常、母胎界面血流減少[35]。胎盤(pán)缺血導(dǎo)致母體外周血中毒性細(xì)胞因子表達(dá)增加,糖酵解的減少,從而內(nèi)皮細(xì)胞和蛻膜受損[36]。PE的發(fā)生與能量代謝異常有關(guān),HK2P1和HK2水平的降低可能與糖酵解和蛻膜化的損害有關(guān),也與PE的發(fā)展有關(guān)[37]。lncZBTB39-1∶2在胎盤(pán)中的表達(dá)可能通過(guò)影響能量調(diào)節(jié)而降低滋養(yǎng)細(xì)胞的活性,從而促進(jìn)PE的發(fā)展[38]。
miRNA是小的非編碼RNA,長(zhǎng)度約為22個(gè)核苷酸,在調(diào)節(jié)包括細(xì)胞分化,凋亡和發(fā)育在內(nèi)的多種生物過(guò)程中起著重要作用;目前有超過(guò)2 600種miR在人類(lèi)基因組注釋?zhuān)⑶覔?jù)估計(jì),蛋白質(zhì)編碼基因的30%~60%可受miRNA調(diào)節(jié)[39]。
2.1 miR-210與PE的缺氧調(diào)控 miR-210是關(guān)鍵的缺氧反應(yīng)因子,是一種可誘導(dǎo)缺氧的miRNA;miR-210是與PE相關(guān)的最普遍的miRNA之一[40]。Fasanaro等[41]研究發(fā)現(xiàn),miR-210表達(dá)具有低氧劑量依賴(lài)性,缺氧導(dǎo)致滋養(yǎng)細(xì)胞碎片增多可能會(huì)引起循環(huán)中miR-210水平升高。由于滋養(yǎng)層血管重構(gòu)異常導(dǎo)致胎盤(pán)長(zhǎng)期缺氧,缺氧可能通過(guò)miR-210的介導(dǎo)作用促進(jìn)PE發(fā)病。研究[42]指出,miR-210可通過(guò)缺氧和炎癥誘導(dǎo)的方式通過(guò)MAPK和ERK信號(hào)通路抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲。胎盤(pán)缺氧促進(jìn)低氧誘導(dǎo)的因子1α(HIF-1α)的表達(dá),HIF-1α通過(guò)與miR-210啟動(dòng)子的HRE區(qū)結(jié)合而誘導(dǎo)miR-210表達(dá),從而介導(dǎo)參與PE的下游靶標(biāo),如可溶性血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體1(sFlt-1)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β和內(nèi)皮糖蛋白等。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與野生型小鼠相比,toll樣受體3(toll-like receptor 3,TLR3)誘導(dǎo)的PE小鼠的胎盤(pán)miR-210表達(dá)明顯更高[43]。Nuh等[44]發(fā)現(xiàn)受孕12周的PE患者就高表達(dá)了miR-210,表明其可作為PE潛在的血清生物標(biāo)志物。研究[45]顯示,PE患者血清miR-210水平是健康人的4~10倍。在低氧環(huán)境下,胎盤(pán)滋養(yǎng)母細(xì)胞中miR-210表達(dá)水平顯著提高,且miR-210蛋白在PE患者血漿和胎盤(pán)中均明顯升高[46]。
2.2 miR-223與PE的炎癥反應(yīng) 編碼miR-223的高度保守基因位于X染色體,研究[10]表明,miR-223在肥胖、炎癥、癌癥和自身免疫性疾病(如2型糖尿病)等表達(dá)下調(diào);妊娠早期胎盤(pán)miR-223表達(dá)降低可能是PE早期預(yù)測(cè)標(biāo)志。STAT3是STAT途徑的重要組成因子,miR-223過(guò)度表達(dá)可通過(guò)調(diào)控STAT3從而下調(diào)巨噬細(xì)胞中IL-6 mRNA表達(dá);TLR激活后miR-223的水平顯著降低可能是由IL-6介導(dǎo)的,IL-6的增加可加重血管功能障礙并促進(jìn)巨噬細(xì)胞浸潤(rùn),進(jìn)而對(duì)細(xì)胞滋養(yǎng)層的侵襲性產(chǎn)生影響,進(jìn)而引發(fā)PE[47]。
2.3 miR-126與PE的血管生成 miR-126在內(nèi)皮細(xì)胞中大量表達(dá),在血管生成、炎癥調(diào)節(jié)及血管穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用,是與血管生成關(guān)系最密切的一種miR[48]。miR-126在胚胎形成過(guò)程中的血管發(fā)育以及維持內(nèi)皮功能和損傷修復(fù)等方面起著重要作用。PE患者胎盤(pán)長(zhǎng)期處于缺血狀態(tài),由于血流可以激活由鋅指轉(zhuǎn)錄因子KLF2A介導(dǎo)的通路,以誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞中miR-126的表達(dá);因此,當(dāng)PE缺血時(shí),miR-126表達(dá)水平下降,且與病情的嚴(yán)重程度相關(guān)[49]。PE中VEGF-A等血管生成因子失衡,可進(jìn)一步加重PE缺氧,降低內(nèi)皮細(xì)胞密度,進(jìn)而降低miR-126表達(dá)[50]。Hong等[39]通過(guò)對(duì)115例PE患者的胎盤(pán)樣本進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),miR-126水平顯著降低,且與VEGF mRNA水平呈正相關(guān),說(shuō)明miR-126可刺激滋養(yǎng)細(xì)胞中的VEGF表達(dá)。Yan等[51]研究miR-126在受孕大鼠胎盤(pán)中的作用時(shí)使用agomir-126致使微血管密度增加,胎盤(pán)和胎兒的大小和重量增加;相反,使用antagomir-126導(dǎo)致微血管密度降低,胎盤(pán)和胎兒的大小和重量降低,這表明miR-126在胎盤(pán)血管生成中的積極作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,L-NAME先兆子癇小鼠miR-126基因表達(dá)水平降低;agomir-126可使其血壓降低,胎盤(pán)和胎兒重量增加,微血管密度增加及成活幼崽數(shù)量增加,這表明升高PE中miR-126的水平可能是治療PE的有效方法[52]。
2.4 miR-148/152與PE的免疫反應(yīng) 由miR-148a、miR-148b和miR-152組成的miR-148/152家族在調(diào)節(jié)免疫相關(guān)過(guò)程中起著重要作用,并且與多種癌癥、自身免疫性疾病和慢性炎癥性疾病的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)[53]。研究[51]表明,miR-148/152家族還參與了妊娠期胎盤(pán)發(fā)育的調(diào)控,在滋養(yǎng)細(xì)胞中,miR-148a、miR-148b和miR-152都靶向作用于人白細(xì)胞抗原-G(human leukocyte antigen-G,HLA-G)。HLA-G作為母體自然殺傷細(xì)胞的抑制性配體,在介導(dǎo)母體對(duì)胎兒的免疫耐受中起著重要的免疫抑制作用;在健康產(chǎn)婦妊娠胎盤(pán)中miR-148/152家族成員表達(dá)減少可使HLA-G高表達(dá)[54],而PE動(dòng)物模型和患者胎盤(pán)miR-148/152家族成員表達(dá)上調(diào),造成HLA-G失調(diào),導(dǎo)致PE的發(fā)病。Yang等[55]發(fā)現(xiàn)先兆子癇大鼠胎盤(pán)中的miR-148a和miR-152明顯上調(diào),盡管未觀察到胎兒體重的顯著差異,但其血壓和尿蛋白及病理性胎盤(pán)變化發(fā)生率均增加。另外miR-148/152家族可能通過(guò)調(diào)節(jié)DNA甲基化模式而導(dǎo)致PE,從而導(dǎo)致參與代謝和免疫途徑的下游靶標(biāo)異常表達(dá)[56]。
lncRNA-miR間可相互作用,實(shí)現(xiàn)對(duì)生物過(guò)程的調(diào)控。lncRNA可作為miR的競(jìng)爭(zhēng)性?xún)?nèi)源性RNA(ceRNA),通過(guò)miR的海綿吸附作用,抑制miR的正常生物學(xué)功能,以達(dá)到調(diào)節(jié)miR靶基因表達(dá)的效果。
3.1 表達(dá)上調(diào)的lncRNA與miR海綿吸附作用對(duì)PE的影響 一些lncRNA在胎盤(pán)中表達(dá)上調(diào),可通過(guò)miR的海綿吸附作用,影響靶基因的表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)PE的發(fā)生和發(fā)展。Zheng等[57]研究發(fā)現(xiàn),lncRNA生長(zhǎng)抑制特異性5(growth arrest-specific 5,GAS5)可能通過(guò)調(diào)節(jié)miR-21并激活PI3K/AKT信號(hào)通路及其下游靶點(diǎn)抑制滋養(yǎng)細(xì)胞增殖、遷移和侵襲能力,從而參與PE的發(fā)生。Liu等[58]發(fā)現(xiàn),在PE患者胎盤(pán)組織中l(wèi)ncRNA DLX6翻譯RNA 1(DLX6 antisense RNA 1,DLX6-AS1)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白44(endoplasmic reticulum protein 44,ERP44)表達(dá)水平較高,而miR-149-5p表達(dá)水平較低,且上調(diào)miR-149-5p可以逆轉(zhuǎn)DLX6-AS1或ERP44過(guò)度表達(dá)對(duì)滋養(yǎng)細(xì)胞增殖和侵襲的抑制作用,即DLX6-AS1可通過(guò)miR-149-5p/ERP44途徑抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖和侵襲,從而誘導(dǎo)PE的發(fā)病。另有研究[59]指出,PE患者胎盤(pán)中l(wèi)ncRNA lnc00261表達(dá)上調(diào),且lnc00261的ceRNA為miR-558,lnc00261可通過(guò)調(diào)控miR-558表達(dá)及下游基因表達(dá)抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲和遷移,促進(jìn)PE病程發(fā)展。
3.2 表達(dá)下調(diào)的lncRNA與miR海綿吸附作用對(duì)PE的影響 除表達(dá)上調(diào)的lncRNA通過(guò)miR對(duì)PE產(chǎn)生影響外,胎盤(pán)組織中一些lncRNA表達(dá)下調(diào)也可通過(guò)海綿作用參與PE的發(fā)病機(jī)制。Wu等[60]研究發(fā)現(xiàn),PE患者胎盤(pán)中轉(zhuǎn)移相關(guān)的肺腺癌轉(zhuǎn)錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1)表達(dá)降低,而miR-206表達(dá)升高,MALAT1和miR-206通過(guò)海綿吸附作用在PE中的發(fā)病中發(fā)揮重要作用,MALAT1調(diào)節(jié)miR-206/胰島素樣生長(zhǎng)因子1(IGF-1)軸,進(jìn)而通過(guò)PI3K/Akt信號(hào)通路調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細(xì)胞的遷移和侵襲,從而誘導(dǎo)PE。研究[61]表明,lncRNA TDRG1在PE患者胎盤(pán)中表達(dá)下調(diào),TDRG1可與miR-214-5p相互作用并抑制后者的表達(dá),進(jìn)而通過(guò)調(diào)節(jié)Notch信號(hào)通路來(lái)促進(jìn)滋養(yǎng)細(xì)胞增殖、遷移和侵襲,lncRNA TDRG1的下調(diào)促進(jìn)了PE的發(fā)生和發(fā)展。Xu等[62]指出,PE患者胎盤(pán)中l(wèi)ncRNA AGAP2-AS1表達(dá)下調(diào),并且敲低AGAP2-AS1可以抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖、侵襲并促進(jìn)細(xì)胞凋亡,AGAP2-AS1的過(guò)度表達(dá)可刺激滋養(yǎng)細(xì)胞表型的發(fā)展;AGAP2-AS1下調(diào)可使miR-574-5p海綿化,從而在轉(zhuǎn)錄后水平抑制蛋白Jun二聚體蛋白2(JDP2),從而抑制滋養(yǎng)細(xì)胞生長(zhǎng)、凋亡和侵襲。
綜上所述,PE的主要病理生理機(jī)制是胎盤(pán)滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲性下降、子宮螺旋動(dòng)脈重構(gòu)不足。非編碼RNA中的lncRNA和miR通過(guò)多種亞型和靶基因參與影響PE的病理過(guò)程,通過(guò)調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞功能、免疫反應(yīng)、蛻膜化和能量代謝、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、血管生成等過(guò)程,參與PE的發(fā)生及發(fā)展;并且lncRNA-miR間的海綿吸附作用,在PE滋養(yǎng)細(xì)胞功能障礙方面發(fā)揮著重要作用。隨著基因組學(xué)發(fā)展和基因測(cè)序技術(shù)進(jìn)步,PE患者基因檢測(cè)將會(huì)越發(fā)便捷,尋找與PE高度相關(guān)的非編碼RNA,并探究其作用機(jī)制、尋找治療靶點(diǎn)在PE的研究中至關(guān)重要,也是我們今后努力的方向。